常連

ちと愚痴るな。
これは貴方(投稿者: [yyicp](https://teratail.com/users/yyicp)氏)に付いて怒ってるわけじゃない、ってのを最初に言っておこう。

日本でPythonが流行りだしたのは、ザックリ言うと2015年以降なんだ。それ以前だと日本じゃ極端に知名度が低く、例えば「今からプログラミングを初めたいんでけど何の言語がいいですか?」と言う良くある定形質問に「Pythonがいいですよ」って答えても無視される傾向があった(僕もそう言ってた)。
大体、「プログラミングを今から初めたい」人は前提知識もなく、出来れば「ちょっとは聞いたことがある」プログラミング言語で始めたい、と。しかし、前提知識が無いクセに、「聞いたことがないような言語」はやっぱ拒否する傾向にあるんだ(そして言わんこっちゃない、**C/C++とかJavaから始めて玉砕する**)。
それくらいPythonは日本じゃマイナーだったんだ。
そもそも、当時はまだPython2.xがブイブイ言ってた頃で、外部ライブラリもPython2.xの方が多かったんだけど、一方、文字列処理に爆弾を抱えてたんだよ。要は「日本語を表示したい」プログラムだとPython2.xは「意味不明のバグ」に見舞われる事が多かったんだ。
そんなんで、当時の日本ではPythonは人気がなかった。人気が出たのは、文字列処理の根本に、本格的に[UTF-8](https://ja.wikipedia.org/wiki/UTF-8)を採用したPython3.xのライブラリが揃いだしてから、なんだ。
めでたしめでたし・・・・・・たぁならんかったんだよ。

2015年以降、貴方が採用した[Pandas](https://pandas.pydata.org/)とか[Numpy](https://numpy.org/ja/)とか、あるいは最近だと[scikit-learn](https://scikit-learn.org/stable/index.html)みたいな**Pythonの外部ライブラリ**(つまり標準添付のライブラリじゃない)を使った質問が急増した。

>「別に外部ライブラリを使う事自体は悪い事じゃないんじゃない?」

と問われればそれはその通り、なんだ。
しかし問題は、**本来だったらPythonのエキスパートが使うような外部ライブラリを使ってる割には妙に稚拙なコードが投稿されるようになった**って事なんだ。
言っちゃえば、**トーシロが背伸びしたようなコードの投稿が急増した**んだ。
貴方の書いたコードもこれに当たる。
繰り返すが誤解しないで欲しい。怒ってる、とか侮蔑してる意図はない、んだ。
いや、怒ってるとか侮蔑してるとすれば、それは貴方に対してじゃない、**Pythonを使ってプログラミングを教えてる、ってのたまってる層に激怒してんだ**。
つまり、貴方は被害者、であって加害者は別にいる。

昨今のPythonを使ったプログラミング教育、ってのはホント**悪質**なんだ。結果、僕なんかは既に「プログラミングを今から学ぶヤツはPythonを避けろ」って言うようになっちゃった。趣旨替えだな。かつてと180度意見が変わっちまった。
確かにPython+外部ライブラリを使えば「かつては難しかった」プログラミングを比較的ラクに行える。
一方、観測範囲だと

- Pythonを使えばxxが簡単に出来ます!と宣伝する。(☓☓の中身は「データサイエンス」だったり「機械学習」だったりする)
- しかし、Pythonそのものの全体像は教えない
- それどころが、「Pythonでどうやってプログラムを組むのか」は教えない
- もっと言っちゃうと、一般論としての「プログラムの書き方」さえ教えない
- 結果「特定の外部ライブラリの使い方」だけ教える

**こんなもん**「**プログラミング教育でも何でもねぇだろ**」とか思うんだが、Python界隈ではこれがフツーになってんだ。
そもそも「プログラムの書き方を知らんのに」pandasとかnumpyの使い方だけ習熟する、ってのはおかしいだろ。そんなこたぁ**不可能**なんだけど、どこの専門学校か大学か、はたまたWebサイト(例えば[Paiza](https://paiza.jp/works)とか?)か知らんが、「プログラミングの仕方が良く分かってない」けど、pandasとかnumpyとかscikit-learn等を「使おうとする」人間を量産してんだ。

そしてもう一つ問題がある。
そもそも、pandasとかnumpyとか、scikit-learnの「使い方が分からなかった」としよう。
これは「Pythonの質問になるのか?」って言うと、**厳密な意味では違う**んだ。仮に貴方がこのテの質問を、例えば[Python公式](https://python-forum.io)に投げたとしても答えが得られるかどうか分からん性質の問題なんだよ。
言い換えると、**外部ライブラリは外部ライブラリ提供元に質問すべき**なんだ。
その方が確実だ。

- pandas(公式): [stackoverflow](https://stackoverflow.com/questions/tagged/pandas)
- Numpy(公式): [メーリングリスト](https://mail.python.org/mailman3/lists/numpy-discussion.python.org/)
- scikit-learn(公式): [メーリングリスト](https://mail.python.org/mailman3/lists/scikit-learn.python.org/)

ところが、こういう**頭の中が軽はずみな**教育機関ってまずは「質問先」を教えない、んだ。「外部ライブラリを使えば簡単に☓☓出来る」って事だけ強調して、「じゃあトラブルが起きたら?」に対する対応策を提示しない。
例えばこの他にも安易な[Google Colab](https://colab.research.google.com/?hl=ja)の推奨だとか、だよな。これでトラブってどれだけGoogle Colab以外に質問が投下された事か(笑)。「Google Colabからローカル環境にアクセスしようとする」とか(笑)。最初に「それは不可能だと教えろよ」とか思うんだけど、とにかく現在のPython教育周りは「簡単」だけ強調してて、初心者をクッソ面倒くさい状況に陥らせて害毒を振りまいてるんだ。
ちなみに、上の「質問先」参照してみれば「英語だ!」って思うだろ?**外部ライブラリに対する質問だと英語での投稿を覚悟しなきゃいけない**んだよ。それも教わってないだろ(笑)?
だからプログラミング初心者に「簡単だ!」って宣伝してるけど、蓋を開けてみると「余計に面倒くさくなる」事が山ほどあるんだ、今の「Pythonに於ける教育」だと。
繰り返す、貴方はこのテの「自称教育機関」の被害者だ。

まずプログラミングのコツ、ってのはとにかく**関数を書く**ってのが第一歩だ。貴方の書いてコードを見てみると関数を全く定義していない。これじゃ往年の[**Fortran**](https://ja.wikipedia.org/wiki/FORTRAN)とか[**BASIC**](https://ja.wikipedia.org/wiki/BASIC)のプログラムだ。
まるで1950年代のプログラムだ。
貴方のせいではない(教わっていないから)が、こういう「関数を定義しない」プログラムを**バッチ式プログラム**と呼んで、上にも書いたpandasとかnumpyの「ザックリとした使い方」しか教わって来なかった人は貴方に限らずバッチ式プログラムを書く事が多いんだ(反面、プログラミングのエキスパートはこういうバッチ式のプログラムは基本書かない)。
関数を書く、って事は**問題を小分けする**って観点を持つ事なんだ。「小さくて解けそうな部分的な解」を組み合わせて行ってよりデカい問題を解決する、って方向性を得る。
まぁ、実際は、「それは理論的な話であってそうそう上手く行かない」歴史の積み重ねではあるんだけどね。これは「プロのプログラマさえそうそう"分ける"事は得意じゃない」って歴史に裏打ちされている。最初は関数で小分けすれば綺麗になるんじゃないの?って1960年代半ばに「構造化プログラミング」ってプログラミング言語実装の方法が提示されたんだけど、実際起きたのは「ジャンクな関数だらけの」プログラムの量産であり、「こりゃマズい」ってぇんで今度は「区分けの基準をデータ型にしよう」ってやったんだけど、それも上手く行かなかった(笑)。後者は「言語の問題じゃねぇだろ」ってぇんで「[デザインパターン](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%87%E3%82%B6%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%91%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%B3_(%E3%82%BD%E3%83%95%E3%83%88%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%82%A2))」と言う考え方を人々に紹介して、何とかなってるわけだ。
しかし「データを基準としたプログラム構造の分割」・・・こういうのを[オブジェクト指向](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%96%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%82%AF%E3%83%88%E6%8C%87%E5%90%91)って言うんだけど、それはちとムズいんで、最初は「関数での分割」に慣れるべきだ。

余談だけど、是非とも[この本](https://www.ohmsha.co.jp/book/9784274064067/)を読んでみて欲しい。Windows上でのプログラミングとは合わない部分もあるが、「プログラミングをする際」の重要な指針に付いて書かれている。かつ、この本はプログラミングの本ではない。
ここで取り上げられているプログラム、大雑把に言うと関数の事、だけど書き方は

- スモール・イズ・ビューティフル
- 一つのプログラム(関数)には一つのことをうまくやらせる

ってのが原則だ。まず問題を小分けしていって「一番小さい、何てことのないプログラム(関数)から書き始める」ってのが方針だ。
あと、別の本になるけど、「一つの関数は12行以内に抑えよ」ってのもある。12行って何?に対してはスクリーンエディタ(及びIDE)で、画面スクロールせずに一気に表示出来るだろう上限だ。
とにかく小さい「部品」を作っていってそれを「組み合わせる」ように書け、って事だ。
この観点から言うと、次のような一見バカっぽいプログラムでさえ有用だ、って事だ。

```Python
def add1(x):
    return x + 1

def sub1(x):
    return x - 1

def isNull(x):
    return x == []

def isNone(x):
    return x == None

def isZero(x):
    return x == 0

```

殆ど何もしていない、に等しい関数だけど、**スモール・イズ・ビューティフル**と**一つのプログラム(関数)には一つのことをうまくやらせる**には適合している。
そしてこの段階から徐々に「自作ユーティリティ」(自分専用のライブラリ)は育ってくんだ。

もちろん、ここではもっと便利なPythonの組み込みユーティリティを使っていく作戦を取るが、いずれにせよ、こういう「何てことのない簡単な関数を書く」と言うのは別段恥ずかしい事でも何でもない。ガンガン「小さい関数」を書いていこう。
なお、ここで気をつけて欲しい事は

- 関数を書く際には入出力を混ぜるな
- とにかく計算結果を```return```しろ

の二点だ。

さて、「小さい関数から書いていく」と言う方針を確かめた後で、もう一回貴方の質問文を見てみる。

> 各塊は、
x座標
y座標
z座標
値
の順番に並んでいます。
「手動」の内容は、
y座標=y座標ー（一番最初の塊のy座標）
z座標=z座標ー（一番最初の塊のz座標）
です。

貴方のいいところは、実は問題をキチンと把握してる辺りだ。
これが「全く方針を立てられない」人だと次も本文に混ぜてるだろう。

> sample_after20.txtとsample_after30.txtを保存する方法もよく分かりませんでした。

実は後者は**入出力の問題**であって、この辺は「あとでどーにでもなる」範疇なんだ。
C言語なんかだと**出力しまくらないと何を計算してるのかサッパリ分からん(見えない)**ので**要出力**にせざるを得ない**構造的欠陥**があるんだけど、Pythonは入出力を計算ロジックから切り離しやすい構造になっている。

さて、その計算ロジックへと入っていくけど、実はこの辺で気づかなきゃならない事は、汎用的に考えるとこの部分、**pandasもnumpyも関係ない**んだ。
問題の本質は、二次元リスト```[[5, 29, 57, 8], [5, 29, 58, 4], [5, 30, 58, 1]]```に対して```[[5, 0, 0, 8], [5, 0, 1, 4], [5, 1, 1, 1]]```と言う二次元リストを生成せよ、って事なんだ。

```Python
[[5, 29, 57, 8], [5, 29, 58, 4], [5, 30, 58, 1]]
-> 計算操作 -> 
[[5, 0, 0, 8], [5, 0, 1, 4], [5, 1, 1, 1]]
```

つまり、何らかの数値```α```と```β```があった場合、各要素(リスト)にこういう計算操作を施せばいい、って事だ。

```Python
[[5, 29 - α, 57 - β, 8], [5, 29 - α, 58 - β, 4], [5, 30 - α, 58 - β, 1]]
```

ここで```α```と```β```は実は**何でも良い**ってのがポイントだ。問題的には```α```は与えられた二次元リストの第0要素(リスト)の第１要素、```β```は与えられた二次元リストの第0要素(リスト)の第2要素だけどその辺の束縛はどうでもなるだろう。
このような、リストの各要素に同じ計算を施す場合、一番簡単なテは[**リスト内包表記**](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/datastructures.html#list-comprehensions)を使う事だ。

```Python
#!/usr/bin/env python3

from functools import reduce

def foo(lst, i = 0, j = 1, k = 2):
        '''
二次元リストの内側のリストはx座標、y座標、z座標、値で構成されている。
各要素(リスト)に対してy座標 - i番目のy座標、z座標 - i 番目のz座標の計算を施す。
'''
        alpha, beta = lst[i][j], lst[i][k]
        # 要素(リスト)をアンパック(要素へと分解)しながら計算を施す
        return [[x, y - alpha, z - beta, v] for x, y, z, v in lst]

if __name__ == '__main__':
    lst = [[5, 29, 57, 8], [5, 29, 58, 4], [5, 30, 58, 1]]
    print(foo(lst))
    lst = [[6, 28, 57, 5], [6, 29, 57, 8]]
    print(foo(lst))

```

デフォルト引数で```i = 0```、```j = 1```、```k = 2```としてるが、その後

```Python
alpha, beta = lst[i][j], lst[i][k]
```

で```alpha```と```beta```に実際の値を束縛する。
あとはリスト内包表記を使って各要素(リスト)の第1要素と第2要素に対して同じ計算を施せばいい。

```Python
## 実行結果
[[5, 0, 0, 8], [5, 0, 1, 4], [5, 1, 1, 1]]
[[6, 0, 0, 5], [6, 1, 0, 8]]
```

これで**問題の90%くらいは解けた**事となる。リスト内包表記を使えば、たった二行程度で目的の計算ロジックが書ける事に注目しよう。原則、**長いコードより短いコードの方が処理を把握しやすい**(異論がある人もいるけど)。
あとは入出力を考えればいいだけ、だ。



ちと愚痴るな。
これは貴方(投稿者: [yyicp](https://teratail.com/users/yyicp)氏)に付いて怒ってるわけじゃない、ってのを最初に言っておこう。

日本でPythonが流行りだしたのは、ザックリ言うと2015年以降なんだ。それ以前だと日本じゃ極端に知名度が低く、例えば「今からプログラミングを初めたいんでけど何の言語がいいですか?」と言う良くある定形質問に「Pythonがいいですよ」って答えても無視される傾向があった(僕もそう言ってた)。
大体、「プログラミングを今から初めたい」人は前提知識もなく、出来れば「ちょっとは聞いたことがある」プログラミング言語で始めたい、と。しかし、前提知識が無いクセに、「聞いたことがないような言語」はやっぱ拒否する傾向にあるんだ(そして言わんこっちゃない、**C/C++とかJavaから始めて玉砕する**)。
それくらいPythonは日本じゃマイナーだったんだ。
そもそも、当時はまだPython2.xがブイブイ言ってた頃で、外部ライブラリもPython2.xの方が多かったんだけど、一方、文字列処理に爆弾を抱えてたんだよ。要は「日本語を表示したい」プログラムだとPython2.xは「意味不明のバグ」に見舞われる事が多かったんだ。
そんなんで、当時の日本ではPythonは人気がなかった。人気が出たのは、文字列処理の根本に、本格的に[UTF-8](https://ja.wikipedia.org/wiki/UTF-8)を採用したPython3.xのライブラリが揃いだしてから、なんだ。
めでたしめでたし・・・・・・たぁならんかったんだよ。

2015年以降、貴方が採用した[Pandas](https://pandas.pydata.org/)とか[Numpy](https://numpy.org/ja/)とか、あるいは最近だと[scikit-learn](https://scikit-learn.org/stable/index.html)みたいな**Pythonの外部ライブラリ**(つまり標準添付のライブラリじゃない)を使った質問が急増した。

>「別に外部ライブラリを使う事自体は悪い事じゃないんじゃない?」

と問われればそれはその通り、なんだ。
しかし問題は、**本来だったらPythonのエキスパートが使うような外部ライブラリを使ってる割には妙に稚拙なコードが投稿されるようになった**って事なんだ。
言っちゃえば、**トーシロが背伸びしたようなコードの投稿が急増した**んだ。
貴方の書いたコードもこれに当たる。
繰り返すが誤解しないで欲しい。怒ってる、とか侮蔑してる意図はない、んだ。
いや、怒ってるとか侮蔑してるとすれば、それは貴方に対してじゃない、**Pythonを使ってプログラミングを教えてる、ってのたまってる層に激怒してんだ**。
つまり、貴方は被害者、であって加害者は別にいる。

昨今のPythonを使ったプログラミング教育、ってのはホント**悪質**なんだ。結果、僕なんかは既に「プログラミングを今から学ぶヤツはPythonを避けろ」って言うようになっちゃった。趣旨替えだな。かつてと180度意見が変わっちまった。
確かにPython+外部ライブラリを使えば「かつては難しかった」プログラミングを比較的ラクに行える。
一方、観測範囲だと

- Pythonを使えばxxが簡単に出来ます!と宣伝する。(☓☓の中身は「データサイエンス」だったり「機械学習」だったりする)
- しかし、Pythonそのものの全体像は教えない
- それどころが、「Pythonでどうやってプログラムを組むのか」は教えない
- もっと言っちゃうと、一般論としての「プログラムの書き方」さえ教えない
- 結果「特定の外部ライブラリの使い方」だけ教える

**こんなもん**「**プログラミング教育でも何でもねぇだろ**」とか思うんだが、Python界隈ではこれがフツーになってんだ。
そもそも「プログラムの書き方を知らんのに」pandasとかnumpyの使い方だけ習熟する、ってのはおかしいだろ。そんなこたぁ**不可能**なんだけど、どこの専門学校か大学か、はたまたWebサイト(例えば[Paiza](https://paiza.jp/works)とか?)か知らんが、「プログラミングの仕方が良く分かってない」けど、pandasとかnumpyとかscikit-learn等を「使おうとする」人間を量産してんだ。

そしてもう一つ問題がある。
そもそも、pandasとかnumpyとか、scikit-learnの「使い方が分からなかった」としよう。
これは「Pythonの質問になるのか?」って言うと、**厳密な意味では違う**んだ。仮に貴方がこのテの質問を、例えば[Python公式](https://python-forum.io)に投げたとしても答えが得られるかどうか分からん性質の問題なんだよ。
言い換えると、**外部ライブラリは外部ライブラリ提供元に質問すべき**なんだ。
その方が確実だ。

- pandas(公式): [stackoverflow](https://stackoverflow.com/questions/tagged/pandas)
- Numpy(公式): [メーリングリスト](https://mail.python.org/mailman3/lists/numpy-discussion.python.org/)
- scikit-learn(公式): [メーリングリスト](https://mail.python.org/mailman3/lists/scikit-learn.python.org/)

ところが、こういう**頭の中が軽はずみな**教育機関ってまずは「質問先」を教えない、んだ。「外部ライブラリを使えば簡単に☓☓出来る」って事だけ強調して、「じゃあトラブルが起きたら?」に対する対応策を提示しない。
例えばこの他にも安易な[Google Colab](https://colab.research.google.com/?hl=ja)の推奨だとか、だよな。これでトラブってどれだけGoogle Colab以外に質問が投下された事か(笑)。「Google Colabからローカル環境にアクセスしようとする」とか(笑)。最初に「それは不可能だと教えろよ」とか思うんだけど、とにかく現在のPython教育周りは「簡単」だけ強調してて、初心者をクッソ面倒くさい状況に陥らせて害毒を振りまいてるんだ。
ちなみに、上の「質問先」参照してみれば「英語だ!」って思うだろ?**外部ライブラリに対する質問だと英語での投稿を覚悟しなきゃいけない**んだよ。それも教わってないだろ(笑)?
だからプログラミング初心者に「簡単だ!」って宣伝してるけど、蓋を開けてみると「余計に面倒くさくなる」事が山ほどあるんだ、今の「Pythonに於ける教育」だと。
繰り返す、貴方はこのテの「自称教育機関」の被害者だ。

まずプログラミングのコツ、ってのはとにかく**関数を書く**ってのが第一歩だ。貴方の書いてコードを見てみると関数を全く定義していない。これじゃ往年の[**Fortran**](https://ja.wikipedia.org/wiki/FORTRAN)とか[**BASIC**](https://ja.wikipedia.org/wiki/BASIC)のプログラムだ。
まるで1950年代のプログラムだ。
貴方のせいではない(教わっていないから)が、こういう「関数を定義しない」プログラムを**バッチ式プログラム**と呼んで、上にも書いたpandasとかnumpyの「ザックリとした使い方」しか教わって来なかった人は貴方に限らずバッチ式プログラムを書く事が多いんだ(反面、プログラミングのエキスパートはこういうバッチ式のプログラムは基本書かない)。
関数を書く、って事は**問題を小分けする**って観点を持つ事なんだ。「小さくて解けそうな部分的な解」を組み合わせて行ってよりデカい問題を解決する、って方向性を得る。
まぁ、実際は、「それは理論的な話であってそうそう上手く行かない」歴史の積み重ねではあるんだけどね。これは「プロのプログラマさえそうそう"分ける"事は得意じゃない」って歴史に裏打ちされている。最初は関数で小分けすれば綺麗になるんじゃないの?って1960年代半ばに「構造化プログラミング」ってプログラミング言語実装の方法が提示されたんだけど、実際起きたのは「ジャンクな関数だらけの」プログラムの量産であり、「こりゃマズい」ってぇんで今度は「区分けの基準をデータ型にしよう」ってやったんだけど、それも上手く行かなかった(笑)。後者は「言語の問題じゃねぇだろ」ってぇんで「[デザインパターン](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%87%E3%82%B6%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%91%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%B3_(%E3%82%BD%E3%83%95%E3%83%88%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%82%A2))」と言う考え方を人々に紹介して、何とかなってるわけだ。
しかし「データを基準としたプログラム構造の分割」・・・こういうのを[オブジェクト指向](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%96%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%82%AF%E3%83%88%E6%8C%87%E5%90%91)って言うんだけど、それはちとムズいんで、最初は「関数での分割」に慣れるべきだ。

余談だけど、是非とも[この本](https://www.ohmsha.co.jp/book/9784274064067/)を読んでみて欲しい。Windows上でのプログラミングとは合わない部分もあるが、「プログラミングをする際」の重要な指針に付いて書かれている。かつ、この本はプログラミングの本ではない。
ここで取り上げられているプログラム、大雑把に言うと関数の事、だけど書き方は

- スモール・イズ・ビューティフル
- 一つのプログラム(関数)には一つのことをうまくやらせる

ってのが原則だ。まず問題を小分けしていって「一番小さい、何てことのないプログラム(関数)から書き始める」ってのが方針だ。
あと、別の本になるけど、「一つの関数は12行以内に抑えよ」ってのもある。12行って何?に対してはスクリーンエディタ(及びIDE)で、画面スクロールせずに一気に表示出来るだろう上限だ。
とにかく小さい「部品」を作っていってそれを「組み合わせる」ように書け、って事だ。
この観点から言うと、次のような一見バカっぽいプログラムでさえ有用だ、って事だ。

```Python
def add1(x):
    return x + 1

def sub1(x):
    return x - 1

def isNull(x):
    return x == []

def isNone(x):
    return x == None

def isZero(x):
    return x == 0

```

殆ど何もしていない、に等しい関数だけど、**スモール・イズ・ビューティフル**と**一つのプログラム(関数)には一つのことをうまくやらせる**には適合している。
そしてこの段階から徐々に「自作ユーティリティ」(自分専用のライブラリ)は育ってくんだ。

もちろん、ここではもっと便利なPythonの組み込みユーティリティを使っていく作戦を取るが、いずれにせよ、こういう「何てことのない簡単な関数を書く」と言うのは別段恥ずかしい事でも何でもない。ガンガン「小さい関数」を書いていこう。
なお、ここで気をつけて欲しい事は

- 関数を書く際には入出力を混ぜるな
- とにかく計算結果を```return```しろ

の二点だ。

さて、「小さい関数から書いていく」と言う方針を確かめた後で、もう一回貴方の質問文を見てみる。

> 各塊は、
x座標
y座標
z座標
値
の順番に並んでいます。
「手動」の内容は、
y座標=y座標ー（一番最初の塊のy座標）
z座標=z座標ー（一番最初の塊のz座標）
です。

貴方のいいところは、実は問題をキチンと把握してる辺りだ。
これが「全く方針を立てられない」人だと次も本文に混ぜてるだろう。

> sample_after20.txtとsample_after30.txtを保存する方法もよく分かりませんでした。

実は後者は**入出力の問題**であって、この辺は「あとでどーにでもなる」範疇なんだ。
C言語なんかだと**出力しまくらないと何を計算してるのかサッパリ分からん(見えない)**ので**要出力**にせざるを得ない**構造的欠陥**があるんだけど、Pythonは入出力を計算ロジックから切り離しやすい構造になっている。

さて、その計算ロジックへと入っていくけど、実はこの辺で気づかなきゃならない事は、汎用的に考えるとこの部分、**pandasもnumpyも関係ない**んだ。
問題の本質は、二次元リスト```[[5, 29, 57, 8], [5, 29, 58, 4], [5, 30, 58, 1]]```に対して```[[5, 0, 0, 8], [5, 0, 1, 4], [5, 1, 1, 1]]```と言う二次元リストを生成せよ、って事なんだ。

```Python
[[5, 29, 57, 8], [5, 29, 58, 4], [5, 30, 58, 1]]
-> 計算操作 -> 
[[5, 0, 0, 8], [5, 0, 1, 4], [5, 1, 1, 1]]
```

つまり、何らかの数値```α```と```β```があった場合、各要素(リスト)にこういう計算操作を施せばいい、って事だ。

```Python
[[5, 29 - α, 57 - β, 8], [5, 29 - α, 58 - β, 4], [5, 30 - α, 58 - β, 1]]
```

ここで```α```と```β```は実は**何でも良い**ってのがポイントだ。問題的には```α```は与えられた二次元リストの第0要素(リスト)の第１要素、```β```は与えられた二次元リストの第0要素(リスト)の第2要素だけどその辺の束縛はどうでもなるだろう。
このような、リストの各要素に同じ計算を施す場合、一番簡単なテは[**リスト内包表記**](https://docs.python.org/ja/3/tutorial/datastructures.html#list-comprehensions)を使う事だ。

```Python
#!/usr/bin/env python3

from functools import reduce

def foo(lst, i = 0, j = 1, k = 2):
        '''
二次元リストの内側のリストはx座標、y座標、z座標、値で構成されている。
各要素(リスト)に対してy座標 - i番目のy座標、z座標 - i 番目のz座標の計算を施す。
'''
        alpha, beta = lst[i][j], lst[i][k]
        # 要素(リスト)をアンパック(要素へと分解)しながら計算を施す
        return [[x, y - alpha, z - beta, v] for x, y, z, v in lst]

if __name__ == '__main__':
    lst = [[5, 29, 57, 8], [5, 29, 58, 4], [5, 30, 58, 1]]
    print(foo(lst))
    lst = [[6, 28, 57, 5], [6, 29, 57, 8]]
    print(foo(lst))

```

デフォルト引数で```i = 0```、```y = 1```、```z = 2```としてるが、その後

```Python
alpha, beta = lst[i][y], lst[i][z]
```

で```alpha```と```beta```に実際の値を束縛する。
あとはリスト内包表記を使って各要素(リスト)の第1要素と第2要素に対して同じ計算を施せばいい。

```Python
## 実行結果
[[5, 0, 0, 8], [5, 0, 1, 4], [5, 1, 1, 1]]
[[6, 0, 0, 5], [6, 1, 0, 8]]
```

これで**問題の90%くらいは解けた**事となる。リスト内包表記を使えば、たった二行程度で目的の計算ロジックが書ける事に注目しよう。原則、**長いコードより短いコードの方が処理を把握しやすい**(異論がある人もいるけど)。
あとは入出力を考えればいいだけ、だ。



@@ -157,10 +157,10 @@
 ```
-デフォルト引数で```i = 0```、```y = 1```、```z = 2```としてるが、その後
+デフォルト引数で```i = 0```、```j = 1```、```k = 2```としてるが、その後
 ```Python
-alpha, beta = lst[i][y], lst[i][z]
+alpha, beta = lst[i][j], lst[i][k]
 ```
 で```alpha```と```beta```に実際の値を束縛する。

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